| 研究課題/領域番号 |
23K26252
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| 補助金の研究課題番号 |
23H01558 (2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分23010:建築構造および材料関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
山崎 義弘 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (70644425)
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| 研究分担者 |
秋山 信彦 国立研究開発法人建築研究所, 材料研究グループ, 主任研究員 (20806054)
松田 和浩 名城大学, 理工学部, 准教授 (80567397)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2025年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2024年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
2023年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
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| キーワード | 構造ヘルスモニタリング / 常時微動 / 固有振動数 / 減衰定数 / 非構造材 / 継続使用性 / モニタリング / 損傷劣化 / 耐震設計 / 振動特性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
現在の耐震設計思想は、稀に発生する中地震に対して損傷させず、極稀に発生する大地震に対して倒壊させないという、二段構えとなっている。しかし、倒壊防止によって人命保護ができても、建築物の継続使用性が保持されず取り壊すこととなれば、所有者は財産を失うこととなり、影響は甚大である。そこで本研究では、木造住宅を対象に、損傷／倒壊の中間にある”継続使用性が維持される限界点”に対応する設計指標を提案し、地震後も継続使用可能な高い耐震性能をもつ住宅を志向できる環境を整備する。また、一度被災した住宅の継続使用可否を現場で判定する事後対応技術として、構造ヘルスモニタリングの評価手法の開発も行う。
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| 研究実績の概要 |
現在の耐震設計思想は、稀に発生する中地震に対して損傷させず、極稀に発生する大地震に対して倒壊させないという、二段構えとなっている。しかし、倒壊防止によって人命保護ができても、建築物の継続使用性が保持されず取り壊すこととなれば、所有者は財産を失うこととなり、影響は甚大である。そこで本研究では、木造住宅を対象に、損傷／倒壊の中間にある”継続使用性が維持される限界点”に対応する設計指標を提案し、地震後も継続使用可能な高い耐震性能をもつ住宅を志向できる環境を整備する。
ここまでは、振動計測による構造ヘルスモニタリング技術の適用にあたって課題となる、固有振動数の変位依存性に着目した検討を行ってきた。その結果、経験最大層間変形角、応答層間変形角、固有振動数の間の関係を包括的に理解することができた。一方で、構造ヘルスモニタリング技術の実利用にあたっては、温湿度変化や長期応力のリラクゼーションによる固有振動数の変化などにも対応する必要があるが、これらの課題に対してボルト軸力をモニタリングした実験を行うことによって、今後検討を進めていく。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本研究では、木造住宅を対象に、既存の耐震設計の枠組にとらわれない新たな損傷レベルとして”継続使用性が維持される限界点”を見出すことで、設計段階から継続使用性の高い住宅を志向できるようにするための手法を開発する。設計段階での事前対策だけでなく、一度被災した住宅の継続使用可否を現場で判定する事後対応技術の開発も目指している。
昨年度は、木造住宅に用いられる一般的な耐力壁を対象に、静的加力試験により段階的に繰り返し変形を与えて損傷を生じさせながら、それぞれの段階において常時微動・人力加振・起振機加振により様々な振幅レベルでの振動計測を行うことで、損傷状態と振動特性の関係を調査した。その結果、(1)経験最大層間変形角、(2)応答層間変形角、(3)固有振動数の間の関係を包括的に理解することができた。ここで得られた結果により、振動計測による構造ヘルスモニタリングを実施する上で注意すべき点、および今後データ収集が必要な点を明確にすることができた。
また、木質構造では温湿度変化や長期応力のリラクゼーションといった、木材特有の問題を解決しない限り、実用に供する手法とはならないが、これらの問題に対して、アンカーボルト軸力の変化により説明できる可能性が示唆された。今後の研究計画において大いに参考になるデータを得ることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度は木造住宅に用いられる一般的な耐力壁およびラーメン構造を対象に、静的加力試験により段階的に繰り返し変形を与えて損傷を生じさせながら、それぞれの段階において常時微動・人力加振・起振機加振により様々な振幅レベルでの振動計測を行うことで、損傷状態と振動特性の関係を把握する。昨年度の結果を踏まえ、アンカーボルト軸力の変化に着目し、ボルト軸力を段階的に導入したときの固有振動数への影響を調べる。特にラーメン構造の試験体では、ボルト軸力の影響が顕著に現れやすいと考えられる引きボルト式接合を採用し、ボルトの締め直しによる性能回復を調べる。また、昨年度の実験により、小振幅での減衰定数は非構造材の有無が大きく影響することが示唆されたが、このことを確認するとともに、制振装置により付加的に減衰を与えたときの効果も確認する。
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